Question

11．利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生核反应，释放出大量的内能，就象造出一个“人造太阳”．研究发现，1L海水中提取的氢同位素，在核反应中释放出的能量，相当于300kg标准煤完全燃烧所释放的能量，己知标准煤热值是3.0×10⁷J/kg．请分析：
（1）氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的反应属于核反应中的哪种类型？
（2）要获得1×10¹²J的电能，需要从多少升海水中提取氢的同位素才能实现？（设内能转化为电能的效率是50% ）
（3）煤燃烧会向大气排放大量的CO₂，造成大气污染．则300kg含碳量为90%的标准煤燃烧时会向大气中排放多少千克的CO₂？

Answer 1

分析 （1）根据原子核的反应包括核裂变和核聚变进行分析；
（2）根据题中所给的数据，内能转化为电能的效率是50%进行分析；
（3）根据碳和氧气反应会生成二氧化碳，结合题中所给的数据进行解答．

解答 解：（1）通过分析可知，氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的反应属于核反应中聚变；
（2）要得到1×1012J的电能，需要的热能
1×$\frac{1012J}{50%}$=2×1012J
1升海水中提取的氢同位素，在核反应中释放出的能量相当于
300千克×3×107J/kg=9×109J
需要海水
2×1012J/9×109J=222.2；
（3）设完全燃烧300kg标准煤产生CO₂为m
300kg标准煤中含碳：300kg×90%=270kg
C～CO₂
12  44
270kg m
$\frac{12}{270kg}$=$\frac{44}{m}$
m=990kg．
故答案为：（1）轻核聚变；
（2）需要海水222.2L；
（3）设完全燃烧300kg标准煤产生CO₂的质量为990kg．

点评 在解此类题时，首先分析题中考查的问题，然后结合俄知识和题中所给的知识进行解答．